Cultivation of Azotobacter vinelandii in microplates

Abstract

[ES] Después del descubrimiento de Azotobacter vinelandii en 1903, las características de mayor interés del género han sido sus nitrogenasas y su capacidad para fijar nitrógeno. Sin embargo, Azotobacter vinelandii también es capaz de sintetizar dos polímeros interesantes durante el crecimiento vegetativo: alginato y polihidroxibutirato, el polihidroxialcanoato (PHA) mejor caracterizado. En medio de las preocupaciones derivadas del uso excesivo de plásticos de origen fósil, se ha estimulado la búsqueda de polímeros de origen biológico y biodegradables como los PHAs con el potencial de sustituir a los polímeros tradicionales. A su vez, el alginato se puede procesar en fibras con una capacidad de gelificación mejorada que puede ser apropiada para la preparación de apósitos para heridas, la encapsulación o la liberación controlada de fármacos, enzimas o células. Por lo tanto, el potencial de producción de esta bacteria se extiende desde soluciones que reducen la huella ambiental relacionada con las actividades antropogénicas, hasta materiales que pueden ser utilizados en medicina y facilitar la recuperación de muchos pacientes. Económicamente, los principales factores que afectan el costo de producción incluyen el tipo de fuente de carbono, el costo de funcionamiento de la fermentación, la productividad del proceso, los rendimientos de las fuentes de carbono seleccionadas y el procesamiento posterior. Entre todos estos factores, el costo de la fuente de carbono es el factor principal que asciende al 50% del costo total de producción. Por esta razón, el interés de la investigación a nivel mundial se centra en reducir el costo de producción utilizando diferentes materiales de desecho como fuente de carbono. En particular, A. vinelandii puede usar una gran variedad de sustratos de carbono, por lo que esta versatilidad plantea la posibilidad de sustratos de carbono sin refinar de bajo costo para procesos biotecnológicos. Por todo ello, aunque el uso de A. vinelandii plantea un campo prometedor, aún es necesario optimizar el proceso para hacerlo mucho más rentable. En este trabajo se estudia la posibilidad y viabilidad del cultivo de Azotobacter vinelandii en microplacas.

[EN] After the discovery of Azotobacter vinelandii in 1903, the genus¿s features of most interest have been its nitrogenases and nitrogen-fixing capabilities. However, Azotobacter vinelandii is also able to synthesize two interesting polymers during vegetative growth: alginate and polyhydroxybutyrate, the best characterized polyhydroxyalkanoate (PHA). Amidst concerns derived from the overuse of fossil-based plastics, the search for bio-based and biodegradable polymers as PHAs with the potential to substitute traditional polymers has been stimulated. Meanwhile, the alginate can be processed into fibers with enhanced gel forming capacity that may be appropriate for the preparation of wound dressings, the encapsulation or controlled release of drugs, enzymes or cells. In this way, the production potential of this bacterium extends from solutions that reduce the environmental footprint related to anthropogenic activities, to materials that can be used in medicine and facilitate the recovery of many patients. Economically, the major factors affecting the cost of production include the type of carbon source, running cost of fermentation, process productivity, yields on the selected carbon sources and downstream processing. Between all these factors, the cost of carbon substrate is the main factor amounting to 50% of the overall production cost. For this reason, worldwide research interest is focusing on reducing the cost of production using different waste materials as carbon source. Notably, A. vinelandii can use a great variety of carbon substrates, so this versatility raises the possibility of low-cost, unrefined carbon substrates for biotechnological processes. For all this, although the use of A. vinelandii lays out a promising field, it is still necessary to optimize the process to make it much more profitable. In this work the possibility and viability of microplates culture for Azotobacter vinelandii is studied.